Э. Таненбаум - Архитектура компьютера (1127755), страница 58
Текст из файла (страница 58)
К примеру, если микропроцессор 8051 устанавливается в будильник, то все его кнопки и переключатели соединяются с разными линиями ввода-вывода, а еще некоторое количество линий контролируют показания дисплея. Таким образом, все (или почти все) функции будильника оказываются под программным управлением, и необходимость в недешевых дискретных логических схемах отсутствует. Цоколевка микросхемы 8051 показана на рис. ЗА7. Объем внутренней памяти составляет по умолчанию 4 Кбайт (или 8 Кбайт в модели 8052). Если этот объем оказывается недостаточным, память можно расширить путем подключения через шину дополнительного модуля емкостью до 64 Кбайт. Первые семь сигналов, показанные в левой части рис.
3.47, служат для соединения с внешней памятью, если таковая предусмотрена. Первый сигнал, А, содержит 16 адресных линий, обеспечивающих адресацию байта внешней памяти для чтения или записи. Восемь линий 11 используются для передачи данных. Примеры шин 231 Восемь адресных линий нижнего порядка совмещаются с теми же выводами, что и информационные линии, за счет чего уменьшается общее количество выводов. При выполнении транзакции шины через эти выводы передаются адрес (во время первого цикла) и данные (во время последующих циклов).
При использовании внешней памяти процессор 8051 обозначает операции чтения из памяти и записи в нее установкой сигналов йЭ и ЪУК соответственно. Наличие внешней памяти требует сигнала АЕЕ (Аоогезз Еа1сЬ ЕпаЫе — установка защелки адреса). Устанавливая этот сигнал, ЦП удостоверяет правильность адреса. Внешняя память при помощи этого сигнала обычно ставит защелки на адресные линии, которые через непродолжительное время освобождаются и позволяют продолжить передачу данных через выводы. Сигналы РЯЕН и ЕАФ также имеют отношение к внешней памяти.
Сигнал РЯЕХ (Ртоягаш 8гоге ЕХаЫе — доступ к памяти программ) устанавливается в том случае, если процессор 8051 намеревается считать данные из памяти программ. Обычно он соотносится с сигналом памяти ОЕ (см. рис. 3.28). Сигнал ЕАФ (ЕхФегпа1 Ассезз — доступ к внешней памяти) обычно отправляется либо в виде нуля, либо в виде единицы; но в любом случае, его значение в каждом конкретном случае неизменно. В случае единицы для обработки адресов в заданном диапазоне используется внутренняя память объемом 4 Кбайт (в модели 8052 — 8 Кбайт), а для остальных адресов — внешняя память.
В случае нуля все адреса обрабатываются во внешней памяти, а встроенная память остается незадействованной. В моделях 8031 и 8032 по причине отсутствия встроенной памяти сигнал ЕАФ должен устанавливаться только в нуль. Две линии таймеров обеспечивают передачу данных от внешних таймеров процессору. Две линии прерываний позволяют двум внешним устройствам запрашивать прерывания процессора. Линии ТХП и КХП обеспечивают последовательный ввод-вывод с терминалом или модемом.
Наконец, линия ВВТ позволяет пользователям и внешним устройствам перезапускать 8051. Как правило, сигнал по этой линии передается в случае сбоя, требующего перезагрузки системы. Итак, процессор 8051 аналогичен большинству других 8-разрядных процессоров, а единственной его особенностью является наличие линий последовательного ввода-вывода. 32 такие линии объединены в 4 порта, изображенные в правой части рис.
3А7. Все линии двунаправленные, а операции чтения и записи через них осуществляются под программным контролем. Именно так процессор 8051 в большинстве случаев взаимодействует с окружением, и именно это обстоятельство делает его крайне полезным — в одной микросхеме реализованы и процессор, и память, и функции ввода-вывода. Примеры шин Шины соединяют компьютерную систему в единое целое.
В этом разделе мы рассмотрим несколько примеров шин: 15А, РС1 и ПВВ. Шина 1ЯА представляет собой незначительно усовершенствованный вариант шины 1ВМ РС вЂ” первой шины для персональных компьютеров компании 1ВМ. По соображениям совместимости она еще несколько лет назад устанавливалась во всех персональ- 232 Глава 3.
Цифровой логический уровень ных компьютерах 1пге1, но впоследствии 1пге1 и М)сгоэо(г договорились прекратить ее поддержку. В любом случае не слишком «древние» компьютеры с шиной 1ЯА всегда содержат еще одну шину, которая работает быстрее, чем 18А. Это— шина РС1. Она шире, чем 1БА, и функционирует с более высокой тактовой частотой. Следовательно, за одну секунду она передает больше данных, чем 18А. В большинстве современных ПК именно она берет на себя основную нагрузку, хотя в последнее время все заметнее становится роль шин 1)ЯВ, применяемых в качестве инструмента ввода-вывода для периферийных устройств с невысоким быстродействием (таких как мыши и клавиатуры).
В следующих разделах мы поочередно рассмотрим каждую из этих шин. Шина 1ЗА Шина 1ВМ РС была неофициальным стандартом систем с процессором 8088, поскольку практически все производители клонов скопировали ее, чтобы иметь возможность использовать в своих системах платы ввода-вывода от различных производителей. Шина содержала 62 сигнальные линии, из них 20 для адресов памяти, 8 для данных и по одной для сигналов считывания информации из памяти, записи информации в память, считывания с устройства ввода-вывода и записи на устройство ввода-вывода. Имелись, кроме того сигналы для запроса и обработки прерываний, а также для прямого доступа к памяти.
Шина была очень примитивной. Шина 1ВМ РС встраивалась в материнскую плату персонального компьютера. На плате было несколько разъемов, расположенных на расстоянии 2 см друг от друга. В разъемы вставлялись различные платы. На платах имелись позолоченные выводы (по 31 с каждой стороны), которые физически подходили под разъемы. Через них осуществлялся электрический контакт с разъемами. Когда компания 1ВМ разрабатывала компьютер РС АТ с процессором 80286, она столкнулась с некоторыми трудностями. С одной стороны, если бы компания разработала совершенно новую 16-разрядную шину, многие потенциальные покупатели не стали бы приобретать этот компьютер, поскольку ни одна из сменных плат, выпускаемых другими компаниями, не подошла бы к новой машине. С другой стороны, если бы компания решила оставить прежнюю шину с 20 адресными линиями и 8 линиями данных, то новый процессор не смог бы реализовать все свои возможности (например, возможность обращаться к 16 Мбайт памяти и передавать 16-разрядные слова).
В результате было принято решение усовершенствовать прежнюю шину. Сменные платы персональных компьютеров содержали краевой разъем (62 контакта), но этот краевой разъем проходил не по всей длине платы. Поэтому на плате поместили еще один краевой разъем, смежный с главным. Схемы РС/АТ были разработаны таким образом, чтобы можно было подсоединять платы обоих типов. На рис. 3.48 изображена шина РС/АТ. Второй краевой разъем шины РС/АТ содержит 36 линий.
Из них 31 предназначена для дополнительных адресных линий, информационных линий, линий прерывания, каналов прямого доступа к памяти, а также для питания и земли. Примеры шин 233 Остальные линии призваны компенсировать разницу между 8-разрядными и 16-раз- рядными передачами. Разъем шины РС Встроенная Контакт плата Материнская плата Шина РС в о Ф й Новый разъем для РС!АТ Краевой разъем Рис. 3.48. Шина РС/АТ объединяет старую и новую шины Когда компания 1ВМ выпустила серию компьютеров РВ/2, пришло время начать разработку шины заново. С одной стороны, это решение было обусловлено чисто техническими причинами (шина РС к тому времени уже устарела). Но с другой стороны, оно было вызвано желанием «поставить на местов компании, выпускавшие клоны, которые в то время заполонили компьютерный рынок.
Поэтому высоко- и среднепроизводительные компьютеры РЯ/2 были оснащены абсолютно новой шиной МСА (М(сгоСЬаппе1 АгсЫгесгпге), которая была защищена патентами. Компьютерная промышленность отреагировала на такой шаг введением собственного стандарта — шины 1ЯА (1пппзтгу Яапоагд АгсЬ|гесгпге — стандартная промышленная архитектура), которая, по существу, представляет собой шину РС/АТ, работающую на частоте 8,33 Мрц.
Преимущество такого подхода состоит в том, что при этом сохраняется совместимость с существующими машинами и платами. Отметим, что в основе этого стандарта лежит шина, разработанная компанией 1ВМ. 1ВМ когда-то необдуманно предоставила права на производство этой шины многим компаниям, чтобы как можно больше производителей имели возможность выпускать платы для компьютеров 1ВМ. Однако впоследствии компании 1ВМ пришлось об этом сильно пожалеть.
Шина до некоторых пор использовалась во всех персональных компьютерах с процессором 1пФе1, хотя обычно кроме нее в них устанавливали еще одну или несколько других шин. 234 Глава 3. цифровой логический уровень Позднее шина 13А была расширена до 32 разрядов. У нее появились некоторые новые особенности (например, возможность параллельной обработки). Такая шина получила название Е1ВА (Ехгепоео 1пйпзьгу Згапг(агг( Агс(пгесгиге— расширенная стандартная промышленная архитектура). Шина РС! В первых компьютерах 1ВМ РС большинство приложений были текстовыми.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
